36. Побудова цифрової моделі рельєфу за матеріалами польових зйомок

Цифрову модель рельєфу за матеріалами польових зйомок о тримують за допомогою проведення знімальних робіт (геодезичні зйомки), в результаті чого отримують дані, які вводять, вводять, обробляють і зберігають в різноманітних ГІС – програмах.

Дані з електронних геодезичних приладів являють собою файл із координатами та ідентифікаторами точок зйомки. У таких файлах також може міститися інформація про проведені виміри — вертикальні і горизонтальні кути, відстані. Файли даних можуть створюватися в спеціальних фірмових форматах або в звичайному текстовому форматі ASCII. Спеціальні програмні пакети для обробки даних геодезичних вимірів або модулі координатної геометрії інструментальних пакетів ГІС (пакет Інвент-Град (Україна); програмні пакети CREDO компанії «Кредо Діалог» (Білорусь), розширення Survey Analyst, сімейства пакетів ArcGIS компанії ESRI (США) та ін.) зчитують такі дані за допомогою спеціальних конверторів.

Текстові дані перетворюються в координати точок прив'язування, для яких за обмірюваними кутами і відстанями визначаються місця розташування точок по контурах об'єктів (будинків, доріг та ін.), створюється графічний векторний файл. Якщо прилад підтримує введення ідентифікаторів і описів об'єктів під час зйомки, ці дані можуть автоматично вводитися в атрибутивну базу даних.

37. Побудова цмр за топографічними даними

Цифровá модéль місцéвості (ЦММ, англ. DTM) – цифрове представлення рельєфу земної поверхні, створене на основі даних про рельєф та топології місцевості. Часто використовується як синонім цифрової моделі рельєфу, хоч є більш універсальним терміном.

Цифрова модель рельєфу визначена як цифрове і математичне представлення рельєфу місцевості на основі дискретної сукупності вихідних точок, які дозволяють з заданою точністю відтворити реальну поверхню та її структуру. Дані для створення ЦМР отримують з фотограмметричних вимірювань, з наземного (геодезичного) знімання, шляхом сканування горизонталей на картах з фіксацією результатів в цифровій формі, за матеріалами дистанційного зондування або з використанням лазерних та інших систем, які дають просторові координати точок місцевості.

Основні сфери застосування цифрових моделей пов’язані з визначенням та побудовою ізоліній (в топографії – горизонталей), побудовою профілів, визначенням вододілів та ліній стоку, вибором оптимальних трас доріг, каналів, меліоративних мереж, інших лінійних об’єктів, виділенням басейнів водозборів, визначенням обсягів земляних робіт, об’ємів вийнятих порід. Зростає кількість робіт, кінцевою метою яких стає отримання даних про зсувні, ерозійні та деформаційні процеси. До окремої групи робіт, пов’язаних з рельєфом, належить визначення площ затоплених та підтоплюваних земель, що є сферою гідрологічних досліджень. Ця проблема стала актуальною для нашої держави з різних причин, зокрема через екологічні та кліматичні катаклізми, а також у зв’язку із приватизацію землі в Україні, проведенням кадастру земель, організацією та дією страхувально-економічних компаній та фірм.

ЦМР разом з топографічними картами та даними дистанційного зондування Землі успішно використовують з інженерною метою, зокрема під час будівництва доріг, захисних споруд вздовж рік, розширення населених місць і т.д. Програма робіт передбачала обґрунтування можливості використання аерофотознімків для створення ЦМР у програмному продукті ERDAS Imagine(модуль Leica Photogrammetry Suite), з метою створення електронної версії моделі рельєфу з найвищою роздільною здатністю.

Найбільш поширеним різновидом цифрової моделі рельєфу,що використовується, є цифрове подання топографічної поверхніу вигляді растра (растрова ЦМР, сіткова ЦМР, grid DEM) (рис. 7.8а).Побудова ЦМР у цьому випадку полягає в поширенні наявного

обмеженого набору точкових даних про відмітки топографічноїповерхні в прилеглі комірки растра, що суцільно покриває данутериторію, з використанням методів просторової інтерполяції.Просторова інтерполяція точкових даних ґрунтується на ви-

борі аналітичної моделі топографічної поверхні. У загальному випадку топографічна поверхня являє собою функцію двох змінних Z = f(X, Y), задану в деяких точках досліджуваної області простору, кількість і взаємне розміщення яких можуть бути, як

відзначено вище, різними. Завдання інтерполяції тут, як і завжди (див. п. 8.2), полягає в тому, щоб побудувати за цими даними цю функцію для всієї області, тобто задати алгоритм обчислення функції / (X Y) у будь-якій точці з координатами X, Y. Узв'язку з неможливістю опису топографічної поверхні в межах усієї території однією функцією для просторової інтерполяції поверхонь з регулярним розміщенням опорних точок звичайно

Рис. 7.8. Цифрова модель рельєфу у вигляді растра (а) і трикутної нерегулярної мережі (б) використовують методи локальної (або кускової) інтерполяції. Для визначення значення змінної в розглянутій точці (вузлі) використовується не вся сукупність наявних даних, а дані вимірювань у точках, що знаходяться в деякому околі цієї точки. При цьому використовують поліноміальну і сплайнову інтерполяцію із застосуванням в останньому випадку бікубічних сплайнів. При нерегулярній схемі розміщення опорних точок викорис-

товується кускова поліноміальна інтерполяція з застосуванням як ортогональних, так і неортогональних поліномів, рядів Фур'є, аналітична сплайн-інтерполяція (з використанням D-сплайнів),

ковзного зваженого осереднення і деякі інші методи. Як вагову функцію при ковзному зваженому осередненні часто використовують функцію X, обернено пропорційну відстані від розглянутої точки до опорної в деякому ступені r(X = l/dT). Найбільш часто застосовується на практиці значення г=2, тобто використовується процедура просторової інтерполяції, яка називається методом обернено-квадратичної дистанції.